微小型永磁行星齿轮研究

发布时间：2017-10-26 02:33

  本文关键词：微小型永磁行星齿轮研究

  更多相关文章： 永磁行星齿轮 参数约束 传动比 磁性耦合 混合励磁 可调变速比

【摘要】：相比于传统的机械齿轮，永磁齿轮作为一种新型的非接触式传动机构，其主要优点有齿轮之间无接触、去除噪音、不需要特殊的维护和润滑，以及低启动转矩和过载自保护等。除上述优点外，永磁行星齿轮结构具有较大范围的传动比、结构紧凑及过载能力较强等优点，具有一定的研究价值。 本文以微小型永磁行星齿轮（Magnetic Planetary Gearbox, MPG）为研究对象，对该齿轮的参数约束及基本方程、永磁齿轮耦合时的特殊问题、内齿圈的多种励磁方式、电励磁结构的绕组分析与设计、混合励磁的结构设计等方面进行了分析和研究。 论文首先分析了永磁行星齿轮的工作原理和传动比，采用解析法推导了太阳轮与行星轮、内齿圈与行星轮之间的转矩公式以及传动系统的输出转矩公式。研究了传动系统的参数约束关系，以及传动机构中各磁性齿轮极对数的分配方案和变化规律，得到该永磁行星齿轮的设计参数并建立有限元仿真模型。 其次，针对永磁行星齿轮耦合的特殊问题进行了仿真和研究，主要包括耦合特殊性的原因和意义，并以太阳轮和行星轮极距相等时的情况为参照，分析了太阳轮和行星轮极距不相等的情况，行星轮N、S磁极极距不相等的情况和太阳轮及行星轮上磁钢形状变化对传递转矩的影响。此外，对永磁行星齿轮进行了仿真，对其传递转矩和齿槽转矩的大小与规律进行研究，并分析了输入输出角的随动特性。 再次，采用有限元法研究了永磁行星齿轮内齿圈的三种励磁方式，先对混合励磁结构的简化单元模型进行了分析，再对定子混合励磁式永磁行星齿轮进行结构设计。对比了定子齿顶部加永磁体、定子槽口加永磁体和定子外侧加永磁体共三种结构，从三种结构中气隙磁密的分布规律入手，分析了定子加入磁钢后对原磁场的影响，并讨论了各混合励磁结构的可行性。 最后，针对可调变速比永磁行星齿轮，分析了其调节变速比的原理，设计了电励磁绕组对应三种传动比的分布和连接方式。建立仿真模型，对定子电励磁式永磁行星齿轮的特性进行分析，，主要包括静转矩特性，输入输出角的随动特性以及传动系统的负载分析。
【关键词】：永磁行星齿轮 参数约束 传动比 磁性耦合 混合励磁 可调变速比
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH132.41
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 绪论10-19
• 1.1 课题研究的意义和目的10-11
• 1.2 永磁齿轮概述11-15
• 1.2.1 永磁齿轮的发展11-13
• 1.2.2 永磁行星齿轮的发展及综述13-15
• 1.3 磁力齿轮的传动类型和研究现状15-17
• 1.3.1 电磁齿轮传动15-16
• 1.3.2 永磁齿轮传动16-17
• 1.3.3 混合励磁方式17
• 1.4 本文的主要内容17-19
• 第2章 永磁行星齿轮工作原理与仿真模型19-34
• 2.1 引言19
• 2.2 永磁行星齿轮的工作原理19-21
• 2.2.1 原理分析和传动比19-20
• 2.2.2 三种工作模式20-21
• 2.3 各磁齿轮之间的转矩21-26
• 2.3.1 行星轮和太阳轮间的转矩公式21-24
• 2.3.2 行星轮和内齿圈间的转矩公式24-25
• 2.3.3 永磁行星齿轮传动系统的转矩25-26
• 2.4 永磁行星齿轮参数约束与分析26-30
• 2.4.1 永磁行星齿轮的参数约束条件26-27
• 2.4.2 传动系统磁齿轮的极对数分配27-30
• 2.5 永磁行星齿轮参数设计和 FEM 模型30-33
• 2.5.1 基本参数设计30-31
• 2.5.2 永磁行星轮的个数选择31-33
• 2.6 本章小结33-34
• 第3章 永磁行星齿轮特殊问题的研究34-49
• 3.1 引言34
• 3.2 永磁行星齿轮耦合的特殊性34-36
• 3.2.1 磁性耦合的特殊问题34-35
• 3.2.2 太阳轮和行星轮极距相等的情况35-36
• 3.3 永磁行星齿轮的特殊情况研究36-43
• 3.3.1 太阳轮和行星轮极距不相等的情况36-38
• 3.3.2 行星轮 N、S 磁极极距不相等的情况38-41
• 3.3.3 太阳轮、行星轮磁钢形状的影响41-43
• 3.4 永磁行星齿轮的仿真分析43-48
• 3.4.1 转矩分析43-46
• 3.4.2 随动特性46-48
• 3.5 本章小结48-49
• 第4章 永磁行星齿轮的励磁方式和仿真研究49-65
• 4.1 引言49
• 4.2 永磁行星齿轮的励磁方式分析49-51
• 4.2.1 定子永磁式永磁行星齿轮49-50
• 4.2.2 定子电励磁式永磁行星齿轮50-51
• 4.2.3 定子混合励磁式永磁行星齿轮51
• 4.3 简化单元的混合励磁结构分析51-56
• 4.3.1 定子槽口加永磁体52-53
• 4.3.2 定子外侧加永磁体53-54
• 4.3.3 定子齿间加永磁体54-55
• 4.3.4 定子齿顶加永磁体55-56
• 4.4 定子混合励磁式永磁行星齿轮的结构设计与分析56-63
• 4.4.1 定子齿顶部加永磁体的结构与分析56-59
• 4.4.2 定子槽口加永磁体的结构与分析59-61
• 4.4.3 定子外侧加永磁体的结构与分析61-63
• 4.4.4 混合励磁结构的分析63
• 4.5 本章小结63-65
• 第5章 可调变速比永磁行星齿轮的设计与研究65-76
• 5.1 引言65
• 5.2 可调变速比永磁行星齿轮设计65-67
• 5.2.1 调节变速比的原理65-66
• 5.2.2 永磁行星齿轮的绕组分析与设计66-67
• 5.3 可调变速比永磁行星齿轮的仿真模型67-69
• 5.3.1 定子电励磁式永磁行星齿轮的 FEM 模型67-68
• 5.3.2 仿真模型的简化和分析68-69
• 5.4 可调变速比永磁行星齿轮的特性计算69-74
• 5.4.1 静转矩特性69-71
• 5.4.2 随动特性分析71-74
• 5.4.3 负载分析74
• 5.5 本章小结74-76
• 结论76-78
• 参考文献78-82
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果82-84
• 致谢84

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 杜爱民;宋俊杰;娄光;;混合动力汽车用行星齿轮结构参数优化及应用[J];同济大学学报(自然科学版);2010年01期

中国博士学位论文全文数据库 前2条

1 邢敬娓;混合磁路永磁变速器的解析模型与参数特性研究[D];哈尔滨工业大学;2012年

2 朱学军;永磁行星齿轮传动系统动力学研究[D];燕山大学;2012年

本文编号：1096643